Коммутационное устройство Советский патент 1992 года по МПК H01H9/30 H01H47/32 

N

fc

Изобретение относится к электроавтоматике и может быть использовано в схемах управления исполнительными механизмами,

Известно коммутационное устройство, содержащее электромагнитное реле с замыкающим контактом, ключевой элемент - транзистор, конденсатор, диод, два резистора, выводы для подключения источника питания, выводы для подключения нагрузки, входной вывод, один из выводов обмотки реле соединен с одним из выводов для подключения источника питания и одним из выводов для подключения нагрузки, другой вывод для подключения которой соединен с одним из выводов замыкающего контакта, другой вывод обмотки реле подключен к входному выводу, и один из силовых электродов ключевого элемента соединен с другим выводом для подключения источника питания, одна из обкладок конденсатора соединена с одним из выводов для подключения источника питания, другая обкладка конденсатора соединена через диод с входным выводом и через один из резисторов с управляющим электродом ключевого элемента и одним выводом замыкающего контакта, другой вывод которого соединен с .другим выводом для подключения источника питания.

Недостатком этого устройства является наличие гальванической связи между входом и выходом устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является коммутационное устройство, содержащее электромагнитное реле с замыкающим контактом, ключевой элемент, резистор, выводы для подключения нагрузки и входной вывод,, причем один из выводов для подключения источника питания соединен с одним из выводов для подключения нагрузки, другой вывод для подключения нагрузки соединен с одним из выводов замыкающего контакта и одним из силовых электродов ключевого элемента, другой вывод замыкающего контакта соединен с другим силовым электродом ключевого элемента и другим выводом для подключения источника питания, один из выводов обмотки электромагнитного реле объединен с входным выводом, другой вывод обмотки электромагнитного реле соединен с управляющим электродом ключевого элемента, а резистор включен между входным выводом и другим силовым электродом ключевого элемента.

Недостатком известного устройства является низкая надежность, обусловленная наличием гальванической связи между входными выводами, выводами для подключения нагрузки и источника питания, что в аппаратуре, предназначенной для обеспечения безопасности работ, недопустимо, так как ухудшает надежность и безопасность эксплуатации. Кроме того, при снятии управляющего сигнала транзистор может закрыться раньше отпускания реле и не выполнить защитных функций.

Целью изобретения является повыше0 ние надежности и снижение энергопотребления,

В коммутационное устройство, содержащее электромагнитное реле с замыкающим контактом, ключевой элемент,

5 резистор, выводы для подключения нагрузки и входной вывод, причем один из выводов для подключения источника питания соединен с одним из выводов для подключения нагрузки, другой вывод для подключе0 ния нагрузки соединен с одним из выводов замыкающего контакта и первым силовым электродом ключевого элемента, другой вы: вод замыкающего контакта соединен с другим силовым электродом ключевого

5 элемента и другим выводом для подключения источника питания, введены дополнительно транзисторный оптрон, конденсатор, диод, второй и третий резисторы, еще один входной вывод, причем ба0 за ключевого элемента соединена с вторыми выходами первого и второго резисторов, первый вывод первого резистора соединен с вторым выводом для подключения источника питания, катодом диода и первым

5- выводом третьего резистора, первый вывод второго резистора соединен с одной из обкладок конденсатора и одним из выводов транзистора транзисторного оптрона, втог рой вывод которого соединен с первым вы0 водом для подключения источника питания, вторая обкладка конденсатора соединена с вторым выводом третьего резистора и анодом диода, анод диода транзисторного опт- ронз и первый вывод обмотки

5 электромагнитного реле соединены с первым входным выводом, а катод диода транзисторного оптрона и другой вывод обмотки электромагнитного реле соединены с вторым входным выводом.

0 Положительный эффект достигается за счет использования свойства транзисторного оптрона обеспечивать полную гальваническую развязку входных и выходных цепей, введения конденсатора, двух резисторов,

5 диода и соответствующих связей.

На чертеже показана схема коммутационного устройства.

Устройство содержит электромагнитное реле с обмоткой 1 и замыкающим контактом 2, ключевой элемент (транзистор) 3,

первый резистор 4. входные выводы 5-1, 5-2, выводы 6 и 7 для подключения источника питания, выводы 8 и 9 для подключения нагрузки, транзисторный оптрон 10 со све- тодиодом 10-1 и транзистором 10-2, второй 11. и третий 12 резисторы, диод 13, конденсатор 14.

Обмотка 1 электромагнитного реле соединена одним выходом с входным выводом 5-1 и катодом светодиода 10-1 транзисторного оптрона 10, а другим - с анодом светодиода 10-1 транзисторного оптрона 10 и вторым входным выводом 5-2. Первый вывод 8 для подключения нагрузки соединен с первым выводом б для подключения источника питания и вторым .выводом транзистора 10-2 транзисторного оптрона 10, второй вывод 9 для подключения нагрузки - с коллектором транзистора 3 и одним из выводов замыкающего контакта реле 2. Второй вывод 7 для подключения источника питания подключен к второму выводу замыкающего контакта 2, а также к эмиттеру транзистора 3, первым выводам первого 4 и третьего 12 резисторов и катоду диода 13. База транзистора 3 подсоединена к второму выводу первого резистора 4, а через второй резистор. 11 - к другому выводу транзистора 10- 2 оптрона 10 и одной из обкладок конденсатора 14, вторая обкладка которого подсоединена к второму выводу третьего резистора 12 и аноду диода 13.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии транзистор 3 закрыт, конденсатор 14 разряжен. При подаче управляющих импульсов на входные выводы 5-1 и 5-2 через обмотку 1 электромагнитного реле протекает ток, его замыкающий контакт 2 замыкается, подсоединяя нагрузку к источнику питания. Поскольку нагрузка представляет собой обмотку исполнительного электромеханизма и носит индуктивный характер, то в момент замыкания контакта 2 ток нарастает постепенно (от нуля) и контакт при включении работает в облегченном режиме.

При снятии управляющих сигналов с входных выводов 5-1 и 5-2 через светодиод 10-1 транзисторного оптрона 10 протекает в прямом направлении ток, обусловленный ЭДС самоиндукции обмотки 1 электромагнитного реле. Светодиод 10-1 загорается и включает транзистор ТО-2 транзисторного оптрона 10, Происходит заряд конденсатора 14 через третий резистор 12, в результате через делитель, образованный вторым 11 и первым 4 резисторами, протекает базовый ток. Транзистор 3 открывается и шунтирует контакт 2, в результате при размыкании контакта 2 ток нагрузки течет через открытый переход коллектор- эмиттер транзистора 3. После существенного снижения ЭДС самоиндукции обмотки 1 электромагнитного ре5 ле транзистор остается открытым за счет энергии конденсатора 14, размыкание контакта 2 реле происходит фактически в обесточенном состоянии, что способствует повышению его износостойкости и, следо0 вательно, повышению Надежности работы устройства. Номиналы резисторов 4, 11, 12 и емкость конденсатора 14 выбирается так, что длительность включенного состояния транзистора 3 больше времени размыкания

5 контакта 2. Диод 13 служит для шунтирования резистора 12 при разрядке конденсатора 14 через базовую цепь транзистора 3.

Как показали схемно-технический анализ и результаты опытных испытаний, пред0 латаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает повышение надежности за счет обеспечения полной гальванической развязки между входом и выходом устройства. Кроме того, в извест5 ном устройстве имеет место дополнительное энергопотребление по цепям управления транзистора и падение напряжения перехода база - эмиттер в цепи обмотки реле.

0 Формула изобретения

Коммутационное устройство, содержащее выводы для подключения источника питания, выводы для подключения нагрузки, выводы для подключения источника входно5 го сигнала, электромагнитное реле с замыкающим контактом, ключевой элемент и первый резистор, первый вывод для подключения источника питания/подключен к первому выводу для подключения нагрузки,

0 второй вывод для подключения источника питания подключен к первому выводу замыкающего контакта электромагнитного реле, к первому силовому выводу, ключевого элемента и к первому выводу первого резисто5 ра, второй вывод замыкающего контакта электромагнитного реле подключен к второму выводу для подключения нагрузки и к второму силовому выводу ключевого элемента, отличающееся тем, что, с целью

0 повышения надежности и снижения энергопотребления, в него введены второй и третий резисторы, диод, конденсатор и оптрон,

катод диода подключен к первому выводу второго резистора и к второму выводу для

5 подключения источника питания, анод дио- - да подключен к второму выводу второго резистора и к первой обкладке конденсатора, вторая обкладка которого подключена к первому выводу третьего резистора и к эмиттеру транзистора оптрона, коллектор

7 . 17112498

транзистора оптрона подключен к первомуэлектромагнитного реле и к первому вывыводу для подключения источника пита-воду для подключения источника входнония, второй вывод третьего резистора под-го сигнала, анод светодиода оптрона

ключей к второму выводу первого резистора-подключен к второму выводу обмотки

и к управляющему электроду ключевого эле-5 электромагнитного реле и к второму вымента, катод светодиода оптрона подклю-воду для подключения источника входночен к первому выводу обмоткиго сигнала.

Изобретение относится к электроавто матике и может найти применение в схемах управления исполнительными механизмами. Цель изобретения - повышение надежности, снижение энергопотребления. Устройство содержит электромагнитное реле с обмоткой 1 и замыкающим контактом 2, ключевой элемент.(транзистор) 3, первый резистор 4, входные выводы 5-1,5-2, выводы 6,7 для подключения источника питания, выводы 8, 9 для подключения нагрузки, транзисторный оптрон 10 со светодиодом 10-1 и транзистором 10-2, второй 11 итре- roflf 12 резисторы, диод 13, конденсатор 14. При подаче управляющих импульсов на входные выводы через обмотку электромагнитного реле протекает ток, и его замыкающий контакт срабатывает, подсоединяя индукционную нагрузку к источнику питания. При снятия управляющих сигналов через светодиод оптрона течет ток, обусловленный самоиндукцией обмотки электромагнитного реле. Транзистор оптрона открывается и включает силовой транзистор, который шунтирует контакты электромагнитного реле. Контакты электромагнитного реле размыкаются в обесточенном состоянии.1 ил. fe